Сенситометрия

Определение "Сенситометрия" в Большой Советской Энциклопедии

Кривая спектральной чувствительности

Сенситометрия (от позднелатинского sensitivus - чувствительный и ...метрия), учение об измерении фотографических свойств светочувствительных материалов. Возникла в 40-х гг. 19 в. (вслед за открытием фотографии) и долгое время ограничивалась определением светочувствительности фотослоёв (откуда её название). Содержание Сенситометрия существенно расширилось после введения в 1890 английским учёными Ф. Хертером и В. Дриффилдом понятия о характеристической кривой, с помощью которой оцениваются многие важные свойства фотографического слоя. Современное практическое значение Сенситометрия очень велико. На ней основаны многочисленные методы количественного контроля отдельных стадий производства фото- и киноматериалов и массового получения фотоизображений (в кинематографии, полиграфии, при аэрофотосъёмке и пр.), а также приёмные и арбитражные испытания. Методы Сенситометрия широко применяются в тех областях науки, где необходимо прибегать к фотографической регистрации излучения (астрономия, спектроскопия и т. д.).

Кривая фотографического материала

Сенситометрия включает три основных раздела: денситометрию, интегральную Сенситометрия и спектральную Сенситометрия Первая посвящена измерению оптических плотностей почернения проявленных фотографических слоев, цель которого - количественная оценка результатов фотографического процесса. Содержание остальных двух разделов составляет количественное выражение свойств фотоматериалов по результатам измерения оптических плотностей. В интегральной Сенситометрия свойства материалов определяются по отношению к белому свету или иному свету сложного спектрального состава. В спектральной Сенситометрия изучают свойства (в частности спектральную чувствительность) фотоматериалов как функции длины волны экспонирующего света и влияние вида этих функций на конечный фотографический эффект. По типам исследуемых фотографических слоев Сенситометрия разделяется на Сенситометрия черно-белых материалов, Сенситометрия цветных материалов, Сенситометрия фотографических бумаг и Сенситометрия материалов для регистрации ионизующих излучений. Инструментальными средствами Сенситометрия служат денситометры, микрофотометры, сенситометры, спектросенситометры, резольвометры и некоторые другие приборы.

Критерии определения светочувствительности фотоматериалов

Совокупность взаимосвязанных методов испытания фотографических свойств светочувствительных материалов составляет сенситометрическую систему. Советская система Сенситометрия (ГОСТы 2817-50, 2818-45, 2919-45, 10691-63 для черно-белых материалов, ГОСТ 9160-59 для цветных материалов) отличается от других национальных систем (американской АСА, немецкой ДИН) большей полнотой получаемой информации и включает общесенситометрические, спектросенситометрические испытания и определение разрешающей способности фотослоёв (резольвометрические испытания).

Характеристическая кривая фотоматериала (рис. 1) - это функциональная зависимость между оптической плотностью 1) почернения фотографического, возникающего после проявления, и логарифмом экспозиции lgH. Тангенс g угла наклона прямолинейного участка этой кривой к оси lgH называется контрастности коэффициентом; он характеризует способность фотоматериала передавать разность яркостей различных участков изображаемого объекта. Отношение экспозиций, в диапазоне между которыми характеристическая кривая прямолинейна, называемая фотографической широтой L [на рис. 1 L = lg (H_C/H_B)]. (В практической фотографии чем больше L, тем лучше.) По характеристической кривой определяют важнейшую сенситометрическую величину - светочувствительность фотоматериала S, являющуюся основой сравнения материалов между собой и выбора оптимальных условий экспозиции при фото (кино) съёмке и позитивной печати. Светочувствительность есть величина, обратная экспозиции, соответствующей определённой точке характеристической кривой (эта точка называется критерием светочувствительности): S = k/H_kp (k - некоторое постоянное число). В сов. системе Сенситометрия черно-белых фотоматериалов S материалов общего назначения и киноплёнок (по отношению к белому свету заданного спектрального состава) оценивается по критерию, равному диффузной оптической плотности 0,2 сверх плотности D₀ вуали фотографической, a S плёнок для аэрофотосъёмки - по плотности 0,85 сверх D₀:   (рис. 2). H при этом выражается в люкс×сек. В американской системе АСА в нем. системе ДИН  т. е. критерием в обоих случаях служит диффузная оптическая плотность 0,1 сверх плотности вуали. Точность определения сенситометрических величин в среднем - светочувствительности ±10%, коэффициент контрастности ±4%. Плотность вуали оценивается с точностью ±0,02 единиц оптической плотности.

Т. к. S, g и D₀ зависят от времени проявления t_пр, то в общесенситометрические испытания включено и построение кривых кинетики проявления S = f₁ (t_пр), g = f₂ (t_np) и D₀ = f₃ (t_пр). По этим кривым находят число светочувствительности - важнейший параметр, служащий для общего сопоставления фотоматериалов между собой и выбора правильных условий экспонирования при практическом фотографировании. Это число представляет собой светочувствительность при т. н. рекомендованном коэффициенте контрастности g_рек. Для универсальных (любительских) фотоплёнок g_рек = 0,8, для негативных киноплёнок - 0,65, для позитивных киноплёнок - 1,8 и т. д. Число светочувствительности современных негативных материалов S_0,2 составляет от ~20 до 350-400 единиц ГОСТ, а аэрофотографических плёнок S_0,85 - 130-2000 единиц ГОСТ. Между его значениями для фотоматериалов средней контрастности (g = 0,8-1) в сов. системе Сенситометрия и основных зарубежных системах можно установить следующие (весьма приближённые) соотношения: S_ГОСТ = 0,65antilg (0,1S_ДИН), S_ГОСТ = 0,8S_ACA. Так, 32 единицы ГОСТ=17°ДИН = 40 АСА. К сенситометрическим испытаниям относится также построение кривых, называемое изоопаками (см. Невзаимозаместимости явление).

В цветофотографических материалах цветное изображение создаётся тремя красителями в трёх наложенных один на другой проявленных эмульсионных слоях. Поэтому все основные зависимости (характеристические кривые, изоопаки, кривые кинетики проявления и пр.) выражаются наборами из трёх кривых каждая, а численные сенситометрические параметры - тремя величинами, отвечающими каждому отдельному слою (аналитическая оценка), или, в некоторых случаях, каждому из типов элементарных рецепторов цветочувствительного приёмника излучения, которое поступает от цветного изображения как единое целое (интегральная оценка). Для негативных фотослоёв такими рецепторами служат слои позитивного материала (на них производится печать с негативного изображения), а при оценке позитивного материала - цветовоспринимающие элементы глаза, который рассматривает изображение (см. Цветная фотография, Цветовоспроизведение фотографическое).

При испытании черно-белых фотоматериалов методами спектральной Сенситометрия находят зависимости от длины волны l экспонирующего монохроматического света энергетической спектральной чувствительности 5х и монохроматический коэффициент контрастности g_l. S_l обычно определяют как  и выражают в энергетических величинах (например, в см²/эрг). По кривым спектральной чувствительности  (рис. 3) находят степень сенсибилизации оптической и граничную длину волны l_гран, при превышении которой материал практически не чувствителен к излучению. Основным прибором, используемым в спектральной Сенситометрия, является спектросенситометр.

Способность фотоматериала к воспроизведению малых деталей изображаемых объектов (его разрешающую способность) и ряд других связанных с ней характеристик определяют в резольвометрических испытаниях, при которых получают кривую разрешения n_пред = f (lgH), где n_пред - максимальная разрешаемая частота штрихов (в единицах штрих/мм) при экспозиции Н. К этому роду испытаний относится и получение частотно-контрастной характеристики (функции передачи модуляции) для двух зон спектра - синей и красной (см. Разрешающая способность фотографирующей системы, Структурометрия фотографическая).

Особый раздел Сенситометрия составляет изучение фотографических свойств бумаг, используемых при позитивной печати. Максимальная плотность почернения и полезный интервал экспозиций (аналог фотографической широты) фотобумаг значительно меньше, чем у позитивных материалов на прозрачной подложке. Поэтому способы выражения результатов сенситометрических испытаний для бумаг иные, чем для плёнок и пластинок. Существенно отличается и денситометрия фотографических бумаг, поскольку их подложки непрозрачны и измерение оптических плотностей проводится не в проходящем, а в отражённом свете.

Лит.: Гороховский Ю. Н., Левенберг Т. М., Общая сенситометрия. Теория и практика, М., 1963; Гороховский Ю. Н., Баранова В. П., Свойства черно-белых фотографических плёнок, М., 1970; Гороховский Ю. Н., Спектральные исследования фотографического процесса, М., 1960; Миз К., Джеймс Т., Теория фотографического процесса, пер. с англ., Л., 1973.
  Л. Н. Капорский.